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矿山维修钳工技术知识 一 钳工基础知识 钳工工具 量具概述 钳工所用的工具和量具很多 就如同学习 物理 课本一样 把名称单位换算搞明白了 物理 也就学好了 相应的 所有的钳工工具 量具会用了 钳工技术也就学到手了 1 工具 是指能够方便人们完成工作的机械器具 钳工常用手工工具包括 划线 錾削 凿削 锯割 锉削 钻孔 扩孔 铰孔 攻丝和套丝 矫正和弯曲 铆接 刮削 研磨及装配用工具等 钳工常用电动工具包括 手电钻 电动扳手 电动攻螺纹机 型材切割机等 2 量具 将被测长度与已知长度比较 从而得出测量结果的工具称为测量工具 长度测量工具包括量规 量具和量仪 量规 习惯上指不能指示量值的测量工具量具 拿在手中使用的测量工具量仪 能指示量值的座式和上置式等测量工具 钳工常用的量具 钢板尺 钢直尺 钢卷尺 游标卡尺 外径千分尺 千分尺 百分表 量块 塞尺 螺纹规等 游标卡尺作为常用量具 需要详细介绍 内容如下 游标卡尺是比较精密的量具 可直接测出工件的长度 宽度 深度以及圆形工件的内外径尺寸等 常用的为0 02mm精度的游标卡尺 游标卡尺的读数方法分为三步 1 查出游标零线前主尺上的整数 2 在游标上查出与主尺刻线对齐的那一条刻线 3 将主尺上的整数和游标上的小数相加 工件尺寸 主尺整数 游标格数使用游标卡尺前 首先应检查主尺与游标的零线是否对齐 并采用透光法检查内 外尺角量面是否贴合 如果透光不均 说明卡脚量面有磨损 这样的游标卡尺不能测量出精确的尺寸 除了常用的常规游标卡尺外 还有深度游标卡尺 高度游标卡尺以及电子数显游标卡尺 其使用原理与常规游标卡尺相同 二 材料的种类 特性及其热处理 一 常用材料及其经验鉴别法平时我们在不知材料的性能和材质的情况下 要对其进行鉴别 判断 一般用经验鉴别法来判断钢的元素含量及其特性和牌号 1 断面鉴别从断面的晶粒大小 色泽 棱角来鉴别钢的大致含碳量 根据含碳量相应地判断出钢的性能 含碳量低的钢 断面晶粒细致 色泽呈灰白色 含碳量高的钢 断面晶粒稍粗 色泽稍呈白色 合金钢的断口一般晶粒都细 高速钢的断面晶粒更细 和打碎的细瓷差不多 铸钢件的断面晶粒较细 色泽银灰 棱角尖锐 而灰口铸铁的断面晶粒则很大 色泽呈灰色 有银色的小闪点 用细锉刀锉下来的细粉能在纸上画出黑色线条 渗碳层的厚度同样可以通过断面鉴别来判断 表面层的高碳组织断口是脆性断裂 呈光亮色 中心层的低碳组织断口是塑性断裂 不呈光亮色 由于这样测得的总渗碳层厚度还包括含碳0 45 的部分 所以用此方法测得的厚度约比金相法测得的多0 2 0 3毫米 2 硬度鉴别利用锉刀可以大致鉴定普通钢材的硬度 硬度大的锉削难 硬度小的锉削易 从而能大致判断出钢的含碳量 低硬度的钢材用任何锉刀都能锉动 中硬度的钢材只能用细锉刀或油光锉才能锉动 高硬度的钢材只有油光锉才能锉动 低硬度 HRC40中硬度 HRC40 50高硬度 HRC50以上 3 火花鉴别钳工在生产实践中 常用火花爆裂对钢材牌号进行判断 钢在砂轮上打磨 被砂轮切削成细小的热粉末高速飞射到空中 在空气中急剧氧化 产生高热 甚至达到钢的熔点 处于熔融状态 粉末中的碳与氧化合生成一氧化碳气体 由于体积膨胀 长生很大的内压应力 当内压应力超过熔融液体的表面张力时 便会爆裂产生火花 经一次爆裂后 若被粉末中尚存在残留的碳元素 则进行第二次或多次爆裂 钢材的牌号不同 火花的形状 色泽亦不同 钢种所含有的元素对火花的特性也有很大的影响 碳是引起火花爆裂的主要元素 随着含碳量的增加 花粉增多 亮度增加 当其他元素和碳共存时 有助长碳素爆裂的 有阻止碳素爆裂的 作用不一样 其中有助长碳素爆裂的有錳 鉻等元素 阻止碳素爆裂的有钨 硅 镍 钼等元素 一般有实践经验的工人师傅鉴别含碳量可精确到0 05 砂轮机 常以2800 4000转 分为宜 砂轮片常选用粒度36 60号氧化铝型 火花分辩是用肉眼不易察看 是以轻易受操纵经历的影响 为了淘汰错觉和偏差 应制备已知因素的标准样块 在分辩时举样对照 操纵时磨削压力要适中 使火花束抵向水平标的目的发射 要选用玄色背景和较暗环境以增强分辩手段 二 铁 钢类的区分 1 按含碳量不同区分铁碳合金分为钢与生铁两大类 1 钢是含碳量为0 03 2 的铁碳合金 2 含碳量大于2 的铁碳合金为铸铁 碳钢是最常用的普通钢 冶炼方便 加工容易 价格低廉 而且在多数情况下能满足使用要求 所以应用十分普遍 按含碳量不同 碳钢又分为低碳钢 中碳钢和高碳钢 随含碳量升高 碳钢的硬度增加 韧性下降 合金钢又叫特种钢 在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素 使钢的组织结构和性能发生变化 从而具有一些特殊性能 如高硬度 高耐磨性 高韧性 耐腐蚀性 等等 经常加入钢中的合金元素有Si W Cr Ni Mo V Ti等 合金钢的资源相当丰富 除Cr Co不足 Mn品位较低外 W Mo V Ti和稀土金属储量都很高 21世纪初 合金钢在钢的总产量中的比例将有大幅度增长 含碳量2 4 3 的铁碳合金称生铁 生铁硬而脆 但耐压耐磨 合金平衡相图 根据生铁中碳存在的形态不同又可分为白口铁 灰口铁和球墨铸铁 白口铁中碳以Fe3C 渗碳体 形态分布 断口呈银白色 质硬而脆 不能进行机械加工 是炼钢的原料 故又称炼钢生铁 碳以片状石墨形态分布的称灰口铁 断口呈银灰色 易切削 易铸 耐磨 若碳以球状石墨分布则称球墨铸铁 其机械性能 加工性能接近于钢 在铸铁中加入特种合金元素可得特种铸铁 如加入Cr 耐磨性可大幅度提高 在特种条件下有十分重要的应用 钢铁中碳的来源 炼铁的原料之一是铁矿石 铁矿石主要成份是Fe2O3 没有碳 炼铁的原料之二是焦碳炼铁过程部分焦碳留在了铁水中 导致铁水中含碳 钢铁的生产由铁矿石炼生铁 由生铁作原料炼钢 炼钢的过程主要是除碳的过程 还不能将碳除尽 钢需要有一定量的碳 性能才达到最佳 2 按化学成分分1 碳素钢碳素钢是指钢中除铁 碳外 还含有少量锰 硅 硫 磷等元素的铁碳合金 按其含碳量的不同 可分为 1 低碳钢 含碳量 0 25 2 中碳钢 含碳量 0 25 0 60 3 高碳钢 含碳量 0 60 高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多2 合金钢为了改善钢的性能 在冶炼碳素钢的基础上 加入一些合金元素而炼成的钢 如铬钢 锰钢 铬锰钢 铬镍钢等 按其合金元素的总含量 可分为 1 低合金钢 合金元素的总含量 5 2 中合金钢 合金元素的总含量5 10 3 高合金钢 合金元素的总含量 10 三 金属材料的机械性质材料在加工和使用的过程中受到外力作用所产生的各种抵抗能力总称为机械性能如强度 弹性 塑性 硬度 韧性 抗疲劳度等 一般机械零件在设计和选择材料时大都以机械性能指标作为主要依据 所以熟悉和掌握金属材料的机械性能非常重要 强度和塑性任何金属在外力作用下发生破坏的过程可分为弹性形变 弹塑性形变 断裂三个阶段 通过拉伸试验可求出材料的强度和塑性指标 强度指标强度单位 MPa 屈服极限 它是指材料承受拉伸载荷时当载荷不再增加而继续发生塑性形变产生屈服现象时的应力 它是代表材料抵抗微量塑性形变的抗拉力指标 强度极限 即抗拉强度 它是指材料承受最大拉伸载荷时的应力 是表示大量均匀塑性形变的抗拉力指标 一般简称强度 对于脆性材料而言它表示材料的破断强度 抗弯强度 外力与材料轴线垂直并在作用后使材料弯曲这时材料的抵抗能力叫做抗弯强度 单位为MPa 抗压强度 外力是压力时材料表现出来的抵抗能力叫抗压强度 单位为MPa 塑性指标 延伸率 它是材料拉伸试验时试件拉断后的伸长同原始长度之比值的百分率 延伸率愈大材料的塑性愈好 L L0 L0式中 延伸率 L0 试样原长L 拉断后的长度断面收缩率 它是指拉伸试件拉断后断面面积的减缩与原始截面积之比值的百分率 它愈大材料的塑性也愈好 F0 F F式中 断面收缩率F0 试样原断面积F 拉断后断口处面积 四 金属材料的工艺性质金属材料的工艺性质包括可延展性 可锻性 可切削性 可铸造性和可焊接性 可延展性在加工过程中材料能够拉拔成线 减小横断面积增加长度的性质叫做延性 能够辗轧成板 扩大面积的性质叫做展性 塑性好的材料它的延展性亦好 金属材料的延展性常常和内部结晶的情况有关 金属的结晶体坚固它的延展性就不好 含杂愈多则延展性也愈低 金属的延展性也常随温度的增减而变化 热处理及机械加工也能影响延展性 如在常温下经过反复辗轧 拉拔材料就变得硬脆所以要用退火处理来恢复其延展性以免断裂 通常延性好的材料展性也较大 但两者不一定成正比例 可锻性金属受到外力锻压可改变原来形状而不产生裂缝的性质叫做可锻性 可锻性与金属塑性的好坏有关 塑性好的金属如黄铜 铝合金 低碳钢等在冷态下都具有可锻性 各种碳素钢在加热状态下都具有良好的可锻性 铸铁是脆性材料不能进行锻造只能用铸造的方法获得零件 可焊接性 用局部加热的方法使金属零件联接成整体或部件的过程叫焊接 焊接可用来代替铸 锻工艺还可将铸 锻与焊接结合起来制造形状复杂的制件达到节省材料 降低成本的目的 焊接也是修复磨损零件的一种重要方法 可铸造性 铸造是把熔化的液体金属浇注到铸型中获得零件毛坯的一种加工方法 铸造可获得一定形状和尺寸的机械毛坯件 它的重量一般不受限制且成本低 所以应用极为广泛 但是符合铸造的金属必须具有良好的铸造性能 铸造性能包括液体金属的流动性 冷却凝固时的收缩率和铸件成分组织的均匀性等 在各种可作铸造用的金属中铸铁具有较好的铸造性能 切削工艺性 金属的切削工艺性是指被刀具切削加工的难易程度它与金属的硬度 韧性 导热性 加工硬化程度等有关 切削工艺性好的金属切削时易形成的切屑 不易粘附在刀尖上 刀具不易磨损 并能获得较高的表面光洁度 对钢铁材料来说铸铁有较好的切削工艺性 碳素钢的硬度有时也有良好的切削工艺性 五 几种常见热处理概念1 正火 将钢材或钢件加热到临界点Ac3 对于亚共析钢 或Acm 过共析钢 以上30 50 保温适当时间后 在自由流动的空气中均匀冷却的热处理工艺为正火 2 退火 将亚共析钢工件加热至AC3以上20 40度 保温一段时间后 随炉缓慢冷却 或埋在砂中或石灰中冷却 至500度以下在空气中冷却的热处理工艺正火与完全退火的主要差别在于冷却速度快些 目的是让钢组织正常化 亦称常化处理 3 固溶热处理 将合金加热至高温单相区恒温保持 使过剩相充分溶解到固溶体中 然后快速冷却 以得到过饱和固溶体的热处理工艺4 时效 合金经固溶热处理或冷塑性形变后 在室温放置或稍高于室温保持时 其性能随时间而变化的现象 5 固溶处理 使合金中各种相充分溶解 强化固溶体并提高韧性及抗蚀性能 消除应力与软化 以便继续加工成型 6 时效处理 在强化相析出的温度加热并保温 使强化相沉淀析出 得以硬化 提高强度7 淬火 将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却 使工件在横截面内全部或一定的范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺8 回火 将经过淬火的工件加热到临界点AC1以下的适当温度保持一定时间 随后用符合要求的方法冷却 以获得所需要的组织和性能的热处理工艺9 钢的碳氮共渗 碳氮共渗是向钢的表层同时渗入碳和氮的过程 习惯上碳氮共渗又称为氰化 目前以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗 即气体软氮化 应用较为广泛 中温气体碳氮共渗的主要目的是提高钢的硬度 耐磨性和疲劳强度 低温气体碳氮共渗以渗氮为主 其主要目的是提高钢的耐磨性和抗咬合性 10 调质处理 一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理 调质处理广泛应用于各种重要的结构零件 特别是那些在交变负荷下工作的连杆 螺栓 齿轮及轴类等 调质处理后得到回火索氏体组织 它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优 它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关 一般在HB200 350之间 11 钎焊 用钎料将两种工件粘合在一起的热处理工艺 六 回火的种类及应用 根据工件性能要求的不同 按其回火温度的不同 可将回火分为以下几种 一 低温回火 150 250度 低温回火所得组织为回火马氏体 其目的是在保持淬火钢的高硬度和高耐磨性的前提下 降低其淬火内应力和脆性 以免使用时崩裂或过早损坏 它主要用于各种高碳的切削刃具 量具 冷冲模具 滚动轴承以及渗碳件等 回火后硬度一般为HRC58 64 二 中温回火 350 500度 中温回火所得组织为回火屈氏体 其目的是获得高的屈服强度 弹性极限和较高的韧性 因此 它主要用于各种弹簧和热作模具的处理 回火后硬度一般为HRC35 50 三 高温回火 500 650度 高温回火所得组织为回火索氏体 习惯上将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理 其目的是获得强度 硬度和塑性 韧性都较好的综合机械性能 因此 广泛用于汽车 拖拉机 机床等的重要结构零件 如连杆 螺栓 齿轮及轴类 回火后硬度一般为HB200 330 七 錾子淬火应用举例 錾子是碳素工具钢T7制成 含碳量是0 7 首先将錾子的切削刃部长约20 30毫米 加热到770 800 杏黄色 取出后迅速垂直放入水中约3 4毫米 并沿水面微微做水平移动 其目的是为了加速冷却 提高淬火硬度 并使淬火部分与不淬火部分不致有明显的界线 如有明显界线存在 则刃部易在此处断裂 当淬火工具露出水面的部分呈黑色时 由水中取出 利用上部热量进行余热回火 相当于低温回火 这时要注意观察其刃部的颜色 一般刚出水时的颜色是白色的 刃口的温度逐渐上升后 颜色也随着改变 由白色变成黄色 再由黄色变为蓝色 当呈现黄色时 把淬火工具同錾子一起全部放入水中冷却 这种回火温度称为 黄火 当淬火呈现蓝色时放入水中冷却 这种回火温度称为 蓝火 实践证明 钳工 铆工 钣金工使用的錾切工具一般采用 黄蓝 之间的硬度为宜 但必须很好地掌握 因为当淬火工具露出水面后 有白色变为黄色 再变为蓝色的时间很短 只有几秒钟 如果第二次淬火入水时间太晚或太早 对刃口硬度关系极大 太早刃口太脆 太晚刃口又太软 因此只有经过不断地实践 才能熟练地得到錾切工具的理想硬度 基本偏差系列 三 极限与配合 2 基准制基准制 采用基准制是为了统一基准件的极限偏差 从而达到减少零件加工定值刀具和量具的规格数量 根据三类配合的公差带图解可知 配合的性质有孔轴公差带的相对位置决定 因此改变孔轴公差带的相对位置 就可以得到不同性质的配合 理论上讲 任何一种孔的公差带和任何一种轴的公差带 都可以形成一种配合 但实际上并不需要同时改变孔轴的公差带 只要固定一个 改变另一个 便可得到满足不同使用性能的配合 又便于生产加工 因此 标准对孔轴公差带之间的相互位置关系 规定了两种基准制 基孔制 基本偏差为一定的孔的公差带 与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度 基孔制的孔称为基准孔H 是配合中的基准件 它的公差带在零线的上方 且基本偏 下偏差 为零 即EI 0 上偏差为正值 基轴制 基本偏差为一定的轴的公差带 与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度 基轴制的轴称为基准轴h 是配合中的基准件 它的公差带在零线的下方 且基本偏差 上偏差 为零 即es 0 下偏差为负值 3 公差带与配合代号 1 公差带代号 由基本偏差代号及公差等级代号组成 或用数字表示 或两者结合 例如 配合代号 例如 最大间隙 0 025 0 009 0 016 最小间隙 0 0 025 0 025 过盈 最大间隙 0 030 0 007 0 037最小间隙 0 0 012 0 012 过盈 小结1 基本偏差一般为靠近零线的那个上偏差或下偏差作为基本偏差 国标分别规定了28个孔 轴基本偏差代号 2 基本偏差数值可由基本偏差代号及基本尺寸 查表确定 应注意 基本尺寸 500mm 公差等级 IT7的P ZC IT8的J K M N查表时 要加 值 四 形位公差与形位误差的检测 一 形位公差的特征项目及符号 二 形位公差的标注1 公差框格的标注 1 在矩形方框中给出 方框由二格或多格组成 框格中的内容按从左到右或者从下到上的顺序填写 框格中内容由公差特征符号 公差值 基准 形状公差不标注基准 及指引线等组成 2 公差值用线性值 如果公差带是圆形或圆柱形的则需要在公差值前加注 如是球形的则加注 S 当一个以上要素作为被测要素 如6个要素 应在框格上方标明 3 如要求在公差带内进一步限定被测要素的形状 则应在公差值后面加注下表中的特殊符号 三 形状公差 1 如要求在公差带内进一步限定被测要素的形状 则应在公差值后面加注下表中的特殊符号 2 如对同一要素有一个以上的公差特征项目要求时 为方便起见可将一个框格放在另一个框格的下面 四 形状公差小结形状公差4个项目都是针对单一要素的形状提出的 不涉及基准 因此公差带没有方向和位置的约束 而且这些项目对应的理想要素都不涉及尺寸问题 因此公差带的位置是浮动的 将跟随零件的实际形状的变化而变化 五 表面粗糙度 一般表面粗糙度之表示法只有下列三种 Ra 中心线平均粗糙度 Rymax 最大高度粗糙度 Rtm 十点平均粗糙度 现分述如下 1 Ra 中心线平均粗糙度若从加工面之粗糙曲线上 截取一段测量长度L 图2 并以该长度内粗糙深之中心线为x轴 取中心线之垂直线为y轴 则粗糙曲线可用y f x 表之 以中心线为基准将下方曲线反折 然后计算中心线上方经反折后之全部曲线所涵盖面积 再以测量长度除之 所得数值以 m为单位 即为该加工面测量长度范围内之中心线平均粗糙度值 中心线方向细分单位等间隔后取各分段点所对应之hi值 中心线在表面具有曲度或形状误差时 则成曲线 粗糙度沿此曲线量取 测量长度限于量具大小而无法涵盖整个机件表面 因此 一次量取求得之Ra只是表面某部分的中心线平均粗糙度 故应在被测物表面多选几个不同的位置测量 将全部测得之Ra取其算术平均值则为表面的中心线平均粗糙度 2 Rymax最大高度粗糙度由表面曲线上截取基准长度L做为测量长度 如图所示 自该长度内曲线之最高点与最低点 分别画出与曲线平均线平行之线时 该二线之间距即为最大粗糙度 也就是测量长度内沿垂直方向量取最高点与最低点之距离 Rymax值以 m为单位 并在数值后加上小写字母s以区分Rymax值 若由粗糙曲在线截取基准长度L做为测量长度 则量测之值亦称为最大高度粗糙度 但符号改为Rt 使用时须注意 3 Rtm十点平均粗糙度由表面曲线上截取基准长度L做为测量长度 求出第三高波峰与第三深波谷 分别画出二条并行线 两并行线间距即为十点平均粗糙度值Rz其值以 m为单位 并在数值后加上小写字母z以区别另两种粗糙度 五 液压系统 一个完整的液压系统由五个部分组成 即动力元件 执行元件 控制元件 辅助元件 附件 和液压油 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能 指液压系统中的油泵 它向整个液压系统提供动力 液压泵的结构形式一般有齿轮泵 叶片泵和柱塞泵 执行元件 如液压缸和液压马达 的作用是将液体的压力能转换为机械能 驱动负载作直线往复运动或回转运动 控制元件 即各种液压阀 在液压系统中控制和调节液体的压力 流量和方向 根据控制功能的不同 液压阀可分为压力控制阀 流量控制阀和方向控制阀 压力控制阀又分为益流阀 安全阀 减压阀 顺序阀 压力继电器等 流量控制阀包括节流阀 调整阀 分流集流阀等 方向控制阀包括单向阀 液控单向阀 梭阀 换向阀等 根据控制方式不同 液压阀可分为开关式控制阀 定值控制阀和比例控制阀 辅助元件包括油箱 滤油器 油管及管接头 密封圈 快换接头 高压球阀 胶管总成 测压接头 压力表 油位油温计等 液压油是液压系统中传递能量的工作介质 有各种矿物油 乳化液和合成型液压油等几大类 一 液压系统结构 液压系统由信号控制和液压动力两部分组成 信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作 液压动力部分采用回路图方式表示 以表明不同功能元件之间的相互关系 液压源含有液压泵 电动机和液压辅助元件 液压控制部分含有各种控制阀 其用于控制工作油液的流量 压力和方向 执行部分含有液压缸或液压马达 其可按实际要求来选择 在分析和设计实际任务时 一般采用方框图显示设备中实际运行状况 空心箭头表示信号流 而实心箭头则表示能量流 基本液压回路中的动作顺序 控制元件 二位四通换向阀 的换向和弹簧复位 执行元件 双作用液压缸 的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭 对于执行元件和控制元件 演示文稿都是基于相应回路图符号 这也为介绍回路图符号作了准备 根据系统工作原理 您可对所有回路依次进行编号 如果第一个执行元件编号为0 则与其相关的控制元件标识符则为1 如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数 则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数 不仅应对液压回路进行编号 也应对实际设备进行编号 以便发现系统故障 二 系统的维护 一个系统在正式投入之前一般都要经过冲洗 冲洗的目的就是要清除残留在系统内的污染物 金属屑 纤维化合物 铁锈等 在最初两小时工作中 即使没有完全损坏系统 也会引起一系列故障 所以应该按下列步骤来清洗系统油路 1 用一种易干的清洁溶剂清洗油箱 再用经过过滤的空气清除溶剂残渣 2 清洗系统全部管路 某些情况下需要把管路和接头进行浸渍 3 在管路中装油滤 以保护阀的供油管路和压力管路 4 在集流器上装一块冲洗板以代替精密阀 如电液伺服阀等 5 检查所有管路尺寸是否合适 连接是否正确 冲洗的周期由系统的构造和系统污染程度来决定 若过滤介质的试样没有或是很少外来污染物 则装上新的油滤 卸下冲洗板 装上阀工作 有计划的维护 建立系统定期维护制度 对液压系统较好的维护保养建议如下 1 至多500小时或是三个月就要检查和更换油液 2 定期冲洗油泵的进口油滤 3 检查液压油被酸化或其他污染物污染情况 液压油的气味可以大致鉴别是否变质 4 修护好系统中的泄漏 5 确保没有外来颗粒从油箱的通气盖 油滤的塞座 回油管路的密封垫圈以及油箱其他开口处进入油箱 三 液压传动的优缺点及分类 1 液压传动的优点 1 体积小 重量轻 例如同功率液压马达的重量只有电动机的10 20 因此惯性力较小 当突然过载或停车时 不会发生大的冲击 2 能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度 并可实现无极调速 且调速范围最大可达1 2000 一般为1 100 3 换向容易 在不改变电机旋转方向的情况下 可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换 4 液压泵和液压马达之间用油管连接 在空间布置上彼此不受严格限制 5 由于采用油液为工作介质 元件相对运动表面间能自行润滑 磨损小 使用寿命长 6 操纵控制简便 自动化程度高 7 容易实现过载保护 8 液压元件实现了标准化 系列化 通用化 便于设计 制造和使用 2 液压传动的缺点 1 使用液压传动对维护的要求高 工作油要始终保持清洁 2 对液压元件制造精度要求高 工艺复杂 成本较高 3 液压元件维修较复杂 且需有较高的技术水平 4 液压传动对油温变化较敏感 这会影响它的工作稳定性 因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作 一般工作温度在 15 60 范围内较合适 5 液压传动在能量转化的过程中 特别是在节流调速系统中 其压力大 流量损失大 故系统效率较低 液压元件分类动力元件 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 螺杆泵 执行元件 液压缸 活塞液压缸 柱塞液压缸 摆动液压缸 组合液压缸液压马达 齿轮式液压马达 叶片液压马达 柱塞液压马达控制元件 方向控制阀 单向阀 换向阀压力控制阀 溢流阀 减压阀 顺序阀 压力继电器等流量控制阀 节流阀 调速阀 分流阀辅助元件 蓄能器 过滤器 冷却器 加热器 油管 管接头 油箱 压力计 流量计 密封装置等 四 液压传动基本参数 一 压力帕斯卡原理 密封容器内的液体当任一处受到压力时 这个压力等量的向各个方向传递 而且压力处处相等 F pA式中 F 压力MPa p 压强Pa A 面积m2或p F A单位帕Pa由上边两例可知 压力取决于负载 这里所说的压力是液体单位面积上的压力 就是物理上的压强 二 流量流量是指单位时间内流过管道或液压缸某一截面的体积 用Q表示 Q V t单位 米3 秒 工程单位 升 分 Q Av式中 Q 流量m3 s A 面积m3 V 流速m s 三 功及功率功W FS单位 焦耳 1 N M 即功率PW等于压强P与流量Q的乘积 PW PQ单位 KW 五 基本液压回路如下图所示 六 轴承 一 滚动轴承滚动轴承依靠其主要元件间的滚动接触来支承转动或摆动零件 其相对运动表面间的摩擦是滚动摩擦 利用滚动磨擦承受载荷的轴承称为滚动轴承 常用的滚动体与滑动轴承相比 滚动轴承的主要优点为 1 摩擦力矩和发热较小 在通常的速度范围内 摩擦力矩很少 随速度而改变 起动转矩比滑动轴承要低得多 比后者小80 90 2 维护比较方便 润滑剂消耗较小 3 轴承单位宽度的承载能力较大 4 大大地减少有色金属的消耗 滚动轴承的缺点 径向外廓尺寸比滑动轴承大 接触应力高 承受冲击载荷能力较差 高速重负荷下寿命较低 小批生产特殊的滚动轴承时成本较高 减振能力比滑动轴承低 滚动轴承型号代号定义解释1 基本代号轴承基本代号用来表明轴承的内径 直径系列 宽度系列和类型 一般最多为五位数 先分述如下 1 轴承内径用基本代号右起第一 二位数字表示 对常用内径d 20 480mm的轴承内径一般为5的倍数 这两位数字表示轴承内径尺寸被5除得的商数 如04表示d 20mm 12表示d 60mm等等 对于内径为10mm 12mm 15mm和17mm的轴承 内径代号依次为00 01 02和03 对于内径小于10mm和大于500mm轴承 内径表示方法另有规定 可参看GB T272 93 轴承内径代号表 2 轴承的直径系列 即结构相同 内径相同的轴承在外径和宽度方面的变化系列 用基本代号右起第三位数字表示 例如 对于向心轴承和向心推力轴承 0 1表示特轻系列 2表示轻系列 3表示中系列 4表示重系列 各系列之间的尺寸对比如下图所示 推力轴承除了用1表示特轻系列之外 其余与向心轴承的表示一致 轴承代号中数字代表的意义 3 轴承的宽度系列 即结构 内径和直径系列都相同的轴承宽度方面的变化系列 用基本代号右起第四位数字表示 当宽度系上表直径系列的对比列为0系列 正常系列 时 对多数轴承在代号中可不标出宽度系列代号O 但对于调心滚子轴承和圆锥滚子轴承 宽度系列代号0应标出 直径系列代号和宽度系列代号统称为尺寸系列代号 4 轴承类型代号用基本代号右起第五位数字表示 对圆柱滚子轴承和滚针轴承等类型代号为字母 2 后置代号轴承的后置代号是用字母和数字等表示轴承的结构 公差及材料的特殊要求等等 后置代号的内容很多 下面介绍几个常用的代号 1 内部结构代号是表示同一类型轴承的不同内部结构 用字母紧跟着基本代号表示 如 接触角为15 25 和40 的角接触球轴承分别用C AC和B表示内部结构的不同 2 轴承的公差等级分为2级 4级 5级 6级 6X级和0级 共6个级别 依次由高级到低级 其代号分别为 PZ P4 PS P6 P6X和 PO 公差等级中 6X级仅适用于圆锥滚子轴承 0级为普通级 在轴承代号中不标出 3 常用的轴承径向游隙系列分为1组 2组 0组 3组 4组和5组 共6个组别 径向游隙依次由小到大 o组游隙是常用的游隙组别 在轴承代号中不标出 其余的游隙组别在轴承代号中分别用 CI CZ C3 C4 CS表示 3 前置代号轴承的前置代号用于表示轴承的分部件 用字母表示 如用L表示可分离轴承的可分离套圈 K表示轴承的滚动体与保持架组件等等 实际应用的滚动轴承类型是很多的 相应的轴承代号也是比较复杂的 以上介绍的代号是轴承代号中最基本 最常用的部分 熟悉了这部分代号 就可以识别和查选常用的轴承 滚动轴承的装配间隙 1 在装配间隙不可调整的滚动轴承时 轴在增高的温度下伸长产生轴向移动 随同由于内外套的相对位移而使轴承得径向间隙减小 或甚至使滚动体在内外套间卡住 在双支撑滚动轴承中 故将其中一个轴承和侧盖间使其具有间隙a 即可避免上述现象发生 轴套和侧盖间的间隙 a 12 10 6 t L 0 15mm式中 a 轴套和侧盖间的间隙 t 轴和环温度最大可能的差额 0cL 轴承间的距离 mm通常a的值在实际应用中采取0 2 0 4mm2 各种间隙可调整滚动轴承的轴向间隙 C 1 17 10 6 L t式中 c 轴向间隙mm 径向止推和双向止推滚动轴承的轴向间隙值表 径向止推滚柱轴承调整轴向间隙最常用的方法是利用侧盖处的垫片来调整 先将侧盖处的垫片全部撤去后 开始拧紧侧盖的固定螺栓 直到轴不能转动为止 这时轴承内即无间隙 用塞尺测量其间的间隙为k值 然后在侧盖处加上垫片 使其厚度等于k值加上一个轴向间隙c值 则轴承自然具有所要求的间隙 调整工作结束 四列及多列轴承的调整本次讲座不展开讲 如有兴趣可专题讨论 二 滑动轴承 滑动轴承 在滑动摩擦下工作的轴承 滑动轴承工作平稳 可靠 无噪声 在液体润滑条件下 滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触 还可以大大减小摩擦损失和表面磨损 油膜还具有一定的吸振能力 但起动摩擦阻力较大 轴被轴承支承的部分称为轴颈 与轴颈相配的零件称为轴瓦 为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬 轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料 常用的滑动轴承材料有轴承合金 又叫巴氏合金或白合金 耐磨铸铁 铜基和铝基合金 粉末冶金材料 塑料 橡胶 硬木和碳 石墨 聚四氟乙烯 特氟龙 PTFE 改性聚甲醛 POM 等 滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下 或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位 滑动轴承的主要故障 滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦 导致表面发热 磨损甚而 咬死 所以在设计轴承时 应选用减摩性好的滑动轴承材料制造轴瓦 选择合适的润滑剂并采用合适的供应方法 改善轴承的结构以获得厚膜润滑等 1 瓦面腐蚀 光谱分析发现有色金属元素浓度异常 铁谱中出现了许多有色金属成分的亚微米级磨损颗粒 润滑油水分超标 酸值超标 2 轴颈表面腐蚀 光谱分析发现铁元素浓度异常 铁谱中有许多铁成分的亚微米颗粒 润滑油水分超标或酸值超标 3 金属表面存在回火色 4 瓦背微动磨损 光谱分析发现铁浓度异常 铁谱中有许多铁成分亚微米磨损颗粒 润滑油水分及酸值异常 5 轴承表面拉伤 铁谱中发现有切削磨粒 磨粒成分为有色金属 6 瓦面剥落 铁谱中发现有许多大尺寸的疲劳剥落合金磨损颗粒 层状磨粒 7 轴承烧瓦 铁谱中有较多大尺寸的合金磨粒及黑色金属氧化物 滑动轴承脂的性能与选用 1 滑动轴承也可用润滑脂来润滑 在选择润滑脂时应考虑下列几点 1 轴承载荷大 转速低时 应选择锥入度小的润滑脂 反之要选择锥入度大的 高速轴承选用锥入度小些 机械安定性好的润滑脂 特别注意的是润滑脂的基础油的粘度要低一些 2 选择的润滑脂的滴点一般高于工作温度20 30 在高温连续运转的情况下 注意不要超过润滑脂的允许使用温度范围 3 滑动轴承在水淋或潮湿环境里工作时 应选择抗水性能好的钙基 铝基或锂基润滑脂 4 选用具有较好粘附性的润滑脂 2 滑动轴承用润滑脂的选择 载荷 1MPa 轴颈圆周速度1m s以下 最高工作温度75 选用3号钙基脂 载荷1 6 5MPa 轴颈圆周速度0 5 5m s 最高工作温度55 选用2号钙基脂 载荷 6 5MPa 轴颈圆周速度0 5m s以下 最高工作温度75 选用3号钙基脂 载荷 6 5MPa 轴颈圆周速度0 5 5m s 最高工作温度120 选用2号锂基脂 载荷 6 5MPa 轴颈圆周速度0 5m s以下 最高工作温度110 选用2号钙 钠基脂 载荷1 6 5MPa 轴颈圆周速度1m s以下 最高工作温度50 100 选用2号锂基脂 载荷 5MPa轴颈圆周速度0 5m s 最高工作温度60 选用2号压延机脂 在潮湿环境下 温度在75 120 的条件下 应考虑用钙 钠基脂润滑脂 在潮湿环境下 工作温度在75 以下 没有3号钙基脂 也可用铝基脂 工作温度在110 120 时 可用锂基脂或钡基脂 集中润滑时 稠度要小些 3 滑动轴承用润滑脂的润滑周期 偶然工作 不重要零件 轴转速 200r min 润滑周期5天一次 轴转速 200r min 润滑周期3天一次 间断工作 轴转速 200r min 润滑周期2天一次 轴转速 200r min 润滑周期1天一次 连续工作 工作温度小于40 轴转速 200r min 润滑周期1天一次 轴转速 200r min 润滑周期每班一次 连续工作 工作温度40 100 轴转速 200r min 润滑周期每班一次 轴转速 200r min 润滑周期每班二次 滑动轴承刮研的技术要求 一 瓦背的研磨要求1 轴瓦过盈量 压紧力 的调整轴瓦有厚壁轴瓦 其底瓦厚度大于4毫米 和薄壁轴瓦 其底瓦厚度小于4毫米 两种 轴瓦与轴承座之间的配合一般都有一定的过盈量 在调整过盈量之前 必须进行测量 测量厚壁轴瓦过盈量的方法与测量顶间隙的方法一样 但这时应把软铅丝分别放在轴瓦背上和轴承盖与轴承底座的接合面上 压测出软铅丝的厚度后 便可以用下式计算出轴瓦的过盈量 轴瓦压缩后的弹性变形量 A bi b2 2 a式中 A 轴瓦的过盈量mmb1 b2 轴承盖与轴承底座之间的软铅丝压扁后的厚度mma 上 轴瓦背上的软铅丝压扁后的厚度mm一般轴瓦的过盈量在0 03 0 07mm左右 如果过盈量不符合标准 则可以用增减轴承盖与轴承底座的接合面处的垫片厚度或铲刮接合面的方法来调整 测量薄壁轴瓦过盈量的方法与上述不同 在装配前先将轴瓦装入轴承底座或轴承盖后 这时 轴瓦的两个边缘在轴承底与轴承盖的接合平面上各伸出一个h值 当拧紧轴承盖和轴承底座的连接螺栓后 轴瓦与轴承底座和轴承盖之间具有的过盈量i应等于i 4h mm式中 为3 1416通常h取0 05 0 10mm 其值可用各种方法来检查 必须指出 过大的过盈量能使轴瓦变形而失去正确的圆形 因而使轴瓦工作时表面局部受到剧烈的磨损 过盈量过大时 可通过钳工修銼轴瓦两个边缘来调整 过盈量过小时 应予以更换轴瓦 2 可调心滑动轴承的瓦背与轴承底座之间的刮研接触点数为1 2 50 50mm2 二 瓦面的刮研要求 基本要求既要使轴颈与滑动轴承均匀细密接触 又要有一定的配合间隙 接触角是指轴颈与滑动轴承的接触面所对的圆心角 接触角不可太大也不可太小 接触角太小会使滑动轴承压强增加 严重时会使滑动轴承产生较大的变形 加速磨损 缩短使用寿命 接触角太大 会影响油膜的形成 得不到良好的液体润滑 试验研究表明 滑动轴承接触角的极限是120 当滑动轴承磨损到这一接触角时 液体润滑就要破坏 因此在不影响滑动轴承受压条件的前提下 接触角愈小愈好 从摩擦力距的理论分析 当接触角为60 时 摩擦力矩最小 因此建议 对转速高于500r min的滑动轴承 接触角采用60 转速低于500r min的滑动轴承 接触角可以采用90 也可以采用60 滑动轴承的轴向间隙 0 3 0 8mm 接触点轴颈与滑动轴承表面的实际接触情况 可用单位面积上的实际接触点数来表示 接触点愈多 愈细 愈均匀 表示滑动轴承刮研的愈好 反之 则表示滑动轴承刮研的不好 一般说来接触点愈细密愈多 刮研难度也愈大 生产中应根据滑动轴承的性能和工作条件来确定接触点 下表所列资料可供参考 滑动轴承转速 r min 接触点 每25 25毫米面积上的接触点数 100以下3 5100 50010 15500 100015 201000 200020 252000以上25以上 级和 级精度的机械可采用上表数据 级精度的机械可按上表数据减半 七 钻头 俗话说 车工帕车杆 钳工怕钻眼 因为它们的技术含量高 涉及到材料的材质 刀具 刀具刃磨角度 冷却液 机加速度 进刀量 加工精度 加工面的角度等多方面 所以说我们钳工的钻孔是一项非常复杂而重要的工作 麻花钻麻花钻是应用最广的孔加工刀具 通常直径范围为0 25 80毫米 钻头是用来在实体材料上钻削出通孔或盲孔 并能对已有的孔 扩孔的刀具 常用的钻头主要有麻花钻 扁钻 中心钻 深孔钻和套料钻 扩孔钻和锪钻虽不能在实体材料上钻孔 但习惯上也将它们归入钻头一类 群钻是将标准麻花钻的切削部分修磨成特殊形状的钻头 群钻是中国人倪志福于1953年创造的 原名倪志福钻头 后经本人倡议改名为 群钻 寓群众参与改进和完善之意 标准麻花钻的切削部分由两条主切削刃和一条横刃构成 最主要的缺点是横刃和钻心处的负前角大 切削条件不利 群钻是把标准麻花钻的切削部分磨出两条对称的月牙槽 形成圆弧刃 并在横刃和钻心处经修磨形成两条内直刃 这样 加上横刃和原来的两条外直刃 就将标准麻花钻的 一尖三刃 磨成了 三尖七刃 修磨后钻尖高度降低 横刃长度缩短 圆弧刃 内直刃和横刃处的前角均比标准麻花钻相应大 因此 用群钻钻削钢件时 轴向力和扭矩分别比标准麻花钻切削时降低30 50 和10 30 产生的热量显著减少 标准麻花钻钻削钢件时形成较宽的螺旋形带状切屑 不利于排屑和冷却 群钻由于有月牙槽 有利于断屑 排屑和切削液进入切削区 进一步减小了切削力和降低切削热 由于以上原因 刀具寿命可比标准麻花钻提高2 3倍 或生产率提高2倍以上 群钻的三个尖顶 可改善钻削时的定心性 提高钻孔精度 为了钻削铸铁 紫铜 黄铜 不锈钢 铝合金和钛合金等各种不同性质的材料 群钻又有多种变型 但 月牙槽 和 窄横刃 仍是各种磨法 可以得到一定改善 群钻 就是一种行之有效的修磨形式 如果采用比普通高速钢性能更好的新型刀具材料 或变革麻花钻的结构 在此基础上再将钻头切削部分修磨成 群钻 钻型 则钻孔效果将进一步提高 近年来 新刀具材料的研制技术和刀具的制造技术有了很大的发展 故使变革麻花钻的材料和结构成为可能 此外 随着被钻孔材料和钻孔条件日益多样化 群钻 的钻型也有了很多发展 形成了一个系列 钻薄工件是 三尖式 铸铁和钢件各有不同的钻头式样 群钻 的几何形状 早在1953年 北京永定机械厂青年钳工倪志福 用标准麻花钻在装甲钢钢板上钻孔 遇到了困难 他凭经验 对标准麻花钻切削部分进行了修磨 即在两条直线主切削刃上各磨出了一个圆弧刃 形成了三个钻尖 中心钻尖比原钻尖降低 修磨过的钻头好用 很快地完成了生产任务 当时称这种钻型为 倪志福钻头 即53型 群钻 60年代倪志福钻头被正式定名为 群钻 图2a 在1953年以后的十余年中 倪志福和研究小组在实践中逐步总结改进 对53型 群钻 进行过多次修改 几何参数逐步演变 形成了56型 58型 58A型 64型 67型 图2 67型是经过多次演进而后定型的 群钻 基本钻型 图3为中等直径67基本型群钻的切削部分几何参数 图中 l为外直线切削刃AB的长度 l2为AB刃上分屑槽的宽度 l1为AB刃上分屑槽距外缘点的距离 R为圆弧切削刃BC的圆弧半径 CD为内切削刃 近似为一条直线 h为尖高 即中心尖尖点 0c与侧刃尖尖点B在钻头轴线方向的距离 b 为横刃长度 C为AB刃上分屑槽的深度 2 为外刃锋角 2 为内刃锋角 为内刃斜角 为横刃斜角 c c fc Rc c分别为有关切削刃上的前角 后角 这些几何参数决定着钻头各部分的强度 锋利程度和分屑 断屑性能 从而影响了钻头工作时的磨损与耐用度 可以用四句话来总结和概括67基本型 群钻 几何形状的特征 三尖七刃锐当先 月牙弧槽分两边 一侧外刃再开槽 横刃磨低窄又尖 群钻 的切削效果与修磨前的普通麻花钻相比 群钻 有前角比较合理 钻削力降低 耐用度提高 钻孔质量改善等优点 而且 分屑 断屑 排屑性能亦较好 1 前角分布较为合理基本型 群钻 与普通麻花钻各段切削刃上前角的数值由下表可见 除外刃 AB段 前角基本未变外 其余各段切削刃上前角均有所加大 圆弧刃 BC段 上前角加大10 14 内刃 CD段 上加大15 20 横刃上约加大5 加大前角 可减小切屑变形 降低切削力及切削温度 2 钻削力和钻削扭矩得到降低切削试验表明 在碳素结构钢上钻孔时 群钻 的轴向力比普通麻花钻约降低35 47 扭矩约减小10 30 在钻削灰铸铁时 群钻 的轴向力约降低35 50 而扭矩仅加大2 8 在钻削有色金属时 群钻 的轴向力和扭矩分别降低25 40 和15 19 钻削力和钻削扭矩降低后 有利于降低切削温度及提高钻孔质量 3 分屑 断屑 排屑得到改善由于外刃 圆弧刃和内刃交接处有明显的转折点 而且一侧外刃上还开出分屑槽 故能保证良好分屑 切屑变窄后有利于断屑和排屑 在这种情况下 如施加切削液 则切削液较易到达孔底与钻尖 能充分发挥冷却 润滑作用 4 钻头耐用度提高切削试验与现场验证表明 群钻 切削部分的磨损比普通麻花钻明显减缓 耐用度显著提高 一般 群钻 的耐用度可提高2 3倍 5 钻孔质量提高由于横刃磨窄 定心作用好 两个侧刃尖和圆弧刃对钻头均有稳定 定向作用 且轴向力显著减小 故 群钻 钻孔时不易走偏 提高了钻孔精度 钻削过程平稳 切屑变形减小 也有利于提高钻孔表面质量 由于 群钻 具有以上优点 40余年来驰名中外 得到了广泛的应用 八 攻螺纹 套螺纹 一 攻螺纹1 丝锥及铰扛 1 丝锥丝锥是用来加工较小直径内螺纹的成形刀具 一般选用合金工具钢9SiCr制成 并经热处理制成 通常M6 M24的丝锥一套为两支 称头锥 二锥 M6以下及M24以上一套有三支 即头锥 二锥和三锥 2 铰扛铰扛是用来夹持丝锥的工具 常用的是可调式铰扛 旋转手柄即可调节方孔的大小 以便夹持不同尺寸的丝锥 铰扛长度应根据丝锥尺寸大小进行选择 以便控制攻螺纹时的扭矩 防止丝锥因施力不当而扭断 2 攻螺纹前钻底孔直径和深度的确定以及孔口的倒角 1 底孔直径的确定丝锥在攻螺纹的过程中 切削刃主要是切削金属 但还有挤压金属的作用 因而造成金属凸起并向牙尖流动的现象 所以攻螺纹前 钻削的孔径 即底孔 应大于螺纹内径 底孔的直径可查手册或按下面的经验公式计算 脆性材料 铸铁 青铜等 钻孔直径d0 d 螺纹外径 1 1p 螺距 塑性材料 钢 紫铜等 钻孔直径d0 d 螺纹外径 p 螺距 一般M10以下 钻孔直径d0 d 0 85 经验公式 一般M10以上 钻孔直径d0 d 0 86 经验公式 2 钻孔深度的确定攻盲孔 不通孔 的螺纹时 因丝锥不能攻到底 所以孔的深度要大于螺纹的长度 盲孔的深度可按下面的公式计算 孔的深度 所需螺纹的深度 0 7d 3 孔口倒角攻螺纹前要在钻孔的孔口进行倒角 以利于丝锥的定位和切入 倒角的深度大于螺纹的螺距 3 攻螺纹的操作要点及注意事项 1 根据工件上螺纹孔的规格 正确选择丝锥 先头锥后二锥 不可颠倒使用 2 工件装夹时 要使孔中心垂直于钳口 防止螺纹攻歪 3 用头锥攻螺纹时 先旋入1 2圈后 要检查丝锥是否与孔端面垂直 可目测或直角尺在互相垂直的两个方向检查 当切削部分已切入工件后 每转1 2圈应反转1 4圈 以便切屑断落 同时不能再施加压力 即只转动不加压 以免丝锥崩牙或攻出的螺纹齿较瘦 4 攻钢件上的内螺纹 要加机油润滑 可使螺纹光洁 省力和延长丝锥使用寿命 攻铸铁上的内螺纹可不加润滑剂 或者加煤油 攻铝及铝合金 紫铜上的内螺纹 可加乳化液 5 不要用嘴直接吹切屑 以防切屑飞入眼内 二 套螺纹1 板牙和板牙架 1 板牙板牙是加工外螺纹的刀具 用合金工具钢9SiGr制成 并经热处理淬硬 其外形像一个圆螺母 只是上面钻有3 4个排屑孔 并形成刀刃 板